摘 要 結(jié)合自己的生產(chǎn)實(shí)踐分析了干復(fù)膠膠液粘度對(duì)干式復(fù)合加干過(guò)程，以及進(jìn)一步對(duì)復(fù)合產(chǎn)品質(zhì)量的影響。重點(diǎn)從熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)兩方面介紹粘度對(duì)膠液在基膠上浸潤(rùn)的影響。
關(guān)鍵詞 干式復(fù)合 膠粘機(jī) 粘度
自上個(gè)世紀(jì)八十年代以來(lái)，我國(guó)塑料包裝業(yè)獲得了持續(xù)高速的發(fā)展。特別是塑料軟包裝，隨著各大中城市超市的普及，發(fā)展尤為迅速。通常，任何單一塑料薄膜均無(wú)法滿(mǎn)足軟包裝的總體需要，多層復(fù)合膜以其優(yōu)異的阻隔性、耐化學(xué)品性、耐高低溫性及力學(xué)性能等綜合優(yōu)勢(shì)，被廣泛的應(yīng)用于食品、農(nóng)業(yè)、日用化學(xué)品等各個(gè)領(lǐng)域。目前，國(guó)內(nèi)多層復(fù)合膜主要是采用聚氨酯膠粘劑，以干式復(fù)合的方法來(lái)加工。
固含量高達(dá)70％以上的聚氨酯干式復(fù)合膠粘劑早在上世紀(jì)80年代在國(guó)外市場(chǎng)就有出現(xiàn)。這種膠能以40％以上的固含量施膠仍能保持很低的粘度，由于溶劑使用量減少，使得其使用成本低、也更環(huán)保，并且性能優(yōu)異，因而深受市場(chǎng)歡迎。而時(shí)至今日，我們注意到國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上50％固含量干式復(fù)合膠粘劑仍占有很大的份額，這表明我們的干復(fù)膠生產(chǎn)商和復(fù)合包裝廠(chǎng)家對(duì)這方面的認(rèn)識(shí)是有待于進(jìn)一步提高的。
本文將就膠液粘度對(duì)干式復(fù)合的影響作簡(jiǎn)單討論，目的在于促進(jìn)市場(chǎng)對(duì)市固含量低粘度干復(fù)膠產(chǎn)品的認(rèn)同，同時(shí)也交流我們對(duì)干式復(fù)合生產(chǎn)的一些理解和經(jīng)驗(yàn)。
1粘度對(duì)膠液轉(zhuǎn)移的影響
生產(chǎn)中，上膠液的粘度太高，往往會(huì)給涂膠帶來(lái)一系列的問(wèn)題。在高速的干復(fù)機(jī)上，粘度過(guò)高的膠液會(huì)在上膠輥處飛絲、拉絲，或者致使基膜與網(wǎng)紋輥分離時(shí)拉絲。網(wǎng)紋輥的高速運(yùn)轉(zhuǎn)還會(huì)把空氣帶入膠液而使膠槽內(nèi)出現(xiàn)大量的白色泡沫，當(dāng)膠液粘度高時(shí)，這些泡沫來(lái)不及破裂，很容易轉(zhuǎn)移到基材上，致使基材上出現(xiàn)沒(méi)有上膠的局部區(qū)域，影響產(chǎn)品的外觀和剝離強(qiáng)度。另外，膠液粘度太高，還會(huì)導(dǎo)致膠液從網(wǎng)紋輥向基材轉(zhuǎn)移時(shí)不完全，時(shí)間長(zhǎng)了，這些殘留的沒(méi)有轉(zhuǎn)移的膠液在網(wǎng)孔中固化、堵塞網(wǎng)孔，影響上膠量。復(fù)合操作往往疏忽這樣的經(jīng)驗(yàn)，采用高固含量低粘度的復(fù)合膠，網(wǎng)紋輥的清洗周期要長(zhǎng)許多，平時(shí)用醋酸乙酯清洗也更容易一些。
2粘度對(duì)膠液浸潤(rùn)過(guò)程的影響
膠粘劑在待粘合材料上的浸潤(rùn)對(duì)于形成良好的粘合是十分關(guān)鍵的。舉一個(gè)例子：水能很好的浸潤(rùn)玻璃，雖然它不能作膠粘劑，但將兩片涂有水的玻璃合在一起，再分開(kāi)它們就需要一個(gè)不太小的力。如果在低溫下將玻璃之間的水凍成冰，然后再要分開(kāi)這兩塊玻璃就十分的困難了。這個(gè)例子闡明了兩個(gè)良好粘合所需的兩個(gè)基本條件：(1)待粘合表面被液態(tài)膠粘劑良好浸潤(rùn)以形成緊密的分子接觸；(2)液態(tài)膠粘劑固化。
膠液從網(wǎng)紋輥轉(zhuǎn)移到基材上是一小點(diǎn)一小點(diǎn)附著的，這些小點(diǎn)的膠液必須在基膠上充分的鋪展才能形成連續(xù)的膠膜。采用低粘度的膠液，可以大大提高其在基膜上的浸潤(rùn)，從而有利鋪展。一種液體落在固體的表面，此液體能自動(dòng)鋪展開(kāi)來(lái)的必要條件是固體相對(duì)于氣相的表面張力(γSV)大于液體相對(duì)于氣相的表面張力(γLV)，即
γSV>γLV
而且它們相差越多，對(duì)浸潤(rùn)也越有利。在相同的濃度下，膠液粘度越低，在化學(xué)結(jié)構(gòu)相似的前提下，其聚合物分子量也越低。研究表明，分子量越低，表面張力也越小。
顯然，膠粘劑分子量低一些，其粘度就低，表面張力也低，其對(duì)基膜的浸潤(rùn)性就越好。但這僅僅只是一種熱力學(xué)上的依據(jù)，膠粘劑在基膜上的實(shí)際浸潤(rùn)過(guò)程還要依賴(lài)于動(dòng)力學(xué)的過(guò)程，即浸潤(rùn)在多長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)完成。只有這個(gè)時(shí)間足夠短，對(duì)生產(chǎn)才有實(shí)際意義。
液體在基材上接觸角隨時(shí)間的變化率與液體的表面張力成正比，與液體的粘度成反比。也就是說(shuō)，膠液的粘度越低，其在基膜上的浸潤(rùn)速率越快。
好的膠粘劑不但施膠時(shí)粘度更低，而且其在干燥的過(guò)程中，隨著溶劑的揮發(fā)，膠液不斷濃縮，其粘度在很大范圍內(nèi)仍能保持在較低的水平，從而延長(zhǎng)處于流動(dòng)狀態(tài)的時(shí)間，使得其在干燥的過(guò)程中有充分的時(shí)間實(shí)際浸潤(rùn)平衡，達(dá)到更好的粘合效果。
3粘度對(duì)膠粘劑擴(kuò)散和吸附的影響
從微觀的尺寸來(lái)看，基材的表面凹凸不平的。膠粘劑作用的目的之一，就是要將基材不規(guī)則的粗糙表面填補(bǔ)起來(lái)，這首先需要通過(guò)浸潤(rùn)過(guò)程來(lái)完成。但要形成強(qiáng)有力的粘合，僅僅填補(bǔ)是不夠的，膠粘劑還應(yīng)該能夠通過(guò)分子運(yùn)動(dòng)向基材的表面擴(kuò)散和吸附，使得在界面上膠粘劑分子和基材分子之間產(chǎn)生相互作用，當(dāng)分子之間的距離達(dá)到05納米以下的分子作用半徑時(shí)，它們之間形成物理吸附，即產(chǎn)生次價(jià)鍵或粘合鍵，達(dá)到良好的粘度強(qiáng)度。同時(shí)，擴(kuò)散也為表面化學(xué)吸附的發(fā)生創(chuàng)造了條件。這對(duì)于干式復(fù)合所用的聚氨酯型膠粘劑尤為有意義。這種膠粘劑體系內(nèi)存在一定的過(guò)量的異氰酸酯基團(tuán)(－NCO)，這些基團(tuán)能與基材表面的活潑氫原子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而大大提高粘度強(qiáng)度，并使粘合更耐久。顯然，低粘度的膠粘劑由于分子量更低，分子更小，因而擴(kuò)散能力更強(qiáng)，更利于吸附。
4結(jié)語(yǔ)
液體粘度是由于其分子間受到因運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生摩擦阻力的表現(xiàn)，主要受兩個(gè)因素的影響：濃度和分子量。通過(guò)降低膠粘劑的分子量來(lái)降低粘度是膠粘劑分子設(shè)計(jì)中運(yùn)用非常廣泛而且非常有效的手段，現(xiàn)已十分流行的高因含量低粘度膠大都采用了這一原則。然而，這一原則的運(yùn)用也是有一定限度的。如果分子量太低，大分子的內(nèi)聚力有限，往往會(huì)造成初粘力低，在復(fù)合過(guò)程中，就很容易產(chǎn)生“隧道”現(xiàn)象。而且膠粘劑中的大量齊聚物分子會(huì)在固化過(guò)程和固化后從膠層中向界面析出，形成所謂“弱邊界層”，影響粘合強(qiáng)度。這也是我們有時(shí)發(fā)現(xiàn)復(fù)合好的產(chǎn)品在放置的過(guò)程中粘合強(qiáng)度會(huì)隨著時(shí)間的推移而不斷降低的原因之一。另外，我們有的復(fù)合廠(chǎng)家為了降低膠液粘度，不是去選擇高固含量低粘度的干復(fù)膠品染，而且由于膠液濃度太低，當(dāng)溶劑蒸發(fā)時(shí)膠收縮過(guò)度，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的應(yīng)力集中現(xiàn)象，產(chǎn)品粘合強(qiáng)度反而降低，也影響了透明度。這些都是我們應(yīng)該注意并避免的。（文/鄧德純 王偉國(guó)）
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